DE102017107145A1 - SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING COMPRESSION OPERATION - Google Patents
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Abstract
Ein System (210) zur Verdichtung eines Arbeitsbereichs (12) wird beschrieben. Das System (10) umfasst einen Verdichter (100) mit einem variablen Vibrationsmechanismus (120) zur Lieferung eines Verdichtungsaufwands an den Arbeitsbereich (12). Das System (10) umfasst des Weiteren einen Positionssensor (200), um Positionsdaten (X) für den Verdichter (100) zu erzeugen. Das System (10) umfasst des Weiteren ein Steuergerät (210) in Kommunikation mit dem Positionssensor (200) und dem variablen Vibrationsmechanismus (120). Das Steuergerät (210) ist dazu ausgestaltet, eine Durchgangszählung (N) für den Arbeitsbereich (12) auf der Grundlage der Positionsdaten (X) zu bestimmen. Das Steuergerät (210) ist des Weiteren dazu ausgestaltet, einen Ziel-Verdichtungsaufwand (V) für den Arbeitsbereich (12) auf der Grundlage der Durchgangszählung (N) zu bestimmen. Das Steuergerät (210) ist des Weiteren dazu ausgestaltet, den Verdichtungsaufwand auf den Ziel-Verdichtungsaufwand (V) zu modifizieren.A system (210) for compacting a workspace (12) will be described. The system (10) includes a compressor (100) having a variable vibration mechanism (120) for providing a compaction effort to the work area (12). The system (10) further comprises a position sensor (200) to generate position data (X) for the compressor (100). The system (10) further comprises a controller (210) in communication with the position sensor (200) and the variable vibration mechanism (120). The controller (210) is configured to determine a pass count (N) for the work area (12) based on the position data (X). The controller (210) is further configured to determine a target compaction overhead (V) for the work area (12) based on the pass count (N). The controller (210) is further configured to modify the compaction effort to the target compaction cost (V).
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Durchführung einer Verdichtungsoperation, und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Durchführung einer Verdichtungsoperation durch einen Verdichter. The present disclosure relates generally to a system and method for performing a compacting operation, and more particularly to a system and method for performing a compacting operation by a compressor.
Hintergrund background
Die Vorbereitung von Straßen, Baustellen, Böschungen und anderer Oberflächen erfordert oft eine Verdichtung, um gewünschte Materialeigenschaften zu schaffen. Um die Materialverdichtung zu erleichtern, werden oft Verdichter (auch als Verdichtungsmaschinen) eingesetzt, um Erde, Kies, Asphalt und andere Materialien zu verdichten. Verdichter können zum Beispiel eine drehende Walze oder Trommel mit einer oder mehreren drehbaren Walzenanordnungen umfassen, die über das zu verdichtende Material rollen. Die drehende Walze kann ein statisches Walzensystem sein, in dem das Gewicht des Verdichters und der Walze die Verdichtung erzeugt. Einige Verdichter umfassen einen Vibrationsmechanismus, der einen Verdichtungsaufwand liefert, um das Verdichtungsverfahren zu fördern, allgemein auf der Grundlage der Eigenschaften des zu verdichtenden Materials und der Stufe des Verdichtungsbetriebs. The preparation of roads, construction sites, embankments and other surfaces often requires compaction to create desired material properties. To facilitate material compaction, compressors (also known as compaction machines) are often used to compact soil, gravel, asphalt and other materials. Compressors may include, for example, a rotating drum or drum with one or more rotatable roller assemblies that roll over the material to be compacted. The rotating roller may be a static roller system in which the weight of the compressor and the roller produces the compression. Some compressors include a vibratory mechanism which provides a compaction effort to promote the compaction process, generally based on the properties of the material to be compacted and the stage of compaction operation.
Der Verdichtungsbetrieb umfasst allgemein das mehrmalige Fahren eines oder mehrerer Verdichter über einen Arbeitsbereich, bis dieser auf einen Zielwert verdichtet ist. Material, das verdichtet wird, ist normalerweise anfänglich weich und von niederer Dichte, bevor die Verdichtung beginnt. Nach jedem Durchgang wird das Verdichtungsniveau des Materials inkrementell erhöht und daher sollten die darauf folgenden Durchgänge mit einem unterschiedlichen Verdichtungsaufwand durchgeführt werden. Üblicherweise wird dieser Effekt unter Verwendung zweier oder mehrerer verschiedener Verdichter in Reihe erzielt, wobei jeder der Verdichter auf einen unterschiedlichen Verdichtungsaufwand eingestellt ist. The compression operation generally involves driving one or more compressors repeatedly over a range of work until it is compressed to a target value. Material that is compacted is usually initially soft and of low density before compaction begins. After each pass, the compaction level of the material is increased incrementally and therefore the subsequent passes should be made with a different compaction effort. Typically, this effect is achieved using two or more different compressors in series, with each of the compressors set to a different compaction cost.
Derzeitige Ansätze zur Entscheidung und Veränderung der Einstellung des Vibrationsmechanismus greifen meist auf das Urteil und die Wahrnehmung einer Bedienperson zurück, was einen wesentlichen Schulungsaufwand und Vorbereitungszeit für die Bedienperson erfordert. Diese Ansätze sind anfällig für menschliche Fehler und neigen dazu, eine inkonsistente Qualität zu ergeben. Dementsprechend tritt beim Bau von langen Straßen und Autobahnen eine beträchtliche Anzahl von Belagsfehlern und Rollunebenheiten auf. Diese Mängel neigen dazu, die Bauzeit und -kosten zu erhöhen. Current approaches for deciding and changing the setting of the vibration mechanism usually rely on the judgment and perception of an operator, which requires substantial training and preparation time for the operator. These approaches are prone to human error and tend to give inconsistent quality. Accordingly, in the construction of long roads and highways, a considerable number of lining defects and bumps occur. These shortcomings tend to increase the construction time and costs.
Das
Zusammenfassung Summary
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System zur Verdichtung eines Arbeitsbereichs geschaffen. Das System umfasst einen Verdichter mit einem variablen Vibrationsmechanismus zur Lieferung eines Verdichtungsaufwands an den Arbeitsbereich. Das System umfasst des Weiteren einen Positionssensor, um Positionsdaten für den Verdichter zu erzeugen. Das System umfasst des Weiteren ein Steuergerät in Kommunikation mit dem Positionssensor und dem variablen Vibrationsmechanismus. Das Steuergerät ist dazu ausgestaltet, eine Durchgangszählung für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Positionsdaten zu bestimmen. Das Steuergerät ist des Weiteren dazu ausgestaltet, einen Ziel-Verdichtungsaufwand für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Durchgangszählung zu bestimmen. Das Steuergerät ist des Weiteren dazu ausgestaltet, den Verdichtungsaufwand auf den Ziel-Verdichtungsaufwand zu modifizieren. In accordance with one aspect of the present disclosure, a system for compacting a workspace is provided. The system includes a compressor with a variable vibration mechanism for providing a compaction effort to the work area. The system further includes a position sensor to generate position data for the compressor. The system further includes a controller in communication with the position sensor and the variable vibration mechanism. The controller is configured to determine a pass count for the work area based on the position data. The controller is further configured to determine a target compaction overhead for the work area based on the transit count. The controller is further configured to modify the compaction effort to the target compaction effort.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters geschaffen, der einen Verdichtungsaufwand über einem Arbeitsbereich bereitstellt. Das System umfasst das Erzeugen der Positionsdaten für den Verdichter. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Bestimmen einer Durchgangszählung für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Positionsdaten. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Bestimmen eines Ziel-Verdichtungsaufwands für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Durchgangszählung. Das Verfahren umfasst ferner das Modifizieren des Verdichtungsaufwands auf den Ziel-Verdichtungsaufwand. In accordance with another aspect of the present disclosure, a method of operating a compressor that provides compaction overhead over a work area is provided. The system includes generating the position data for the compressor. The method further comprises determining a pass count for the work area based on the position data. The method further comprises determining a target compaction overhead for the work area based on the pass count. The method further includes modifying the compaction cost to the target compaction overhead.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verdichter bereitgestellt. Der Verdichter umfasst einen Rahmen und eine Verdichterwalze, die mit dem Rahmen wirkverbunden ist. Der Verdichter umfasst auch einen variablen Vibrationsmechanismus, der an die Verdichterwalze gekoppelt ist. Der variable Vibrationsmechanismus ist dazu ausgestaltet, einen Verdichtungsaufwand an einen Arbeitsbereich zu liefern. Der Verdichter umfasst des Weiteren ein Steuersystem. Das System umfasst einen Positionssensor, der dazu ausgestaltet ist, Positionsdaten für den Verdichter zu erzeugen. Das Steuersystem umfasst des Weiteren ein Steuergerät in Kommunikation mit dem Positionssensor und dem variablen Vibrationsmechanismus. Das Steuergerät ist dazu ausgestaltet, die Positionsdaten zu empfangen. Das Steuergerät ist ferner dazu ausgestaltet, eine Durchgangszählung für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Positionsdaten zu bestimmen. Das Steuergerät ist des Weiteren dazu ausgestaltet, einen Ziel-Verdichtungsaufwand für den Arbeitsbereich auf der Grundlage der Durchgangszählung zu bestimmen. Das Steuergerät ist des Weiteren dazu ausgestaltet, den Verdichtungsaufwand auf den Ziel-Verdichtungsaufwand zu modifizieren. In yet another aspect of the present disclosure, a compressor is provided. The compressor includes a frame and a compacting roller operatively connected to the frame. The compressor also includes a variable vibration mechanism attached to the Compressor roller is coupled. The variable vibration mechanism is configured to provide a compaction effort to a work area. The compressor further includes a control system. The system includes a position sensor configured to generate position data for the compressor. The control system further includes a controller in communication with the position sensor and the variable vibration mechanism. The controller is configured to receive the position data. The controller is further configured to determine a pass count for the work area based on the position data. The controller is further configured to determine a target compaction overhead for the work area based on the transit count. The controller is further configured to modify the compaction effort to the target compaction effort.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung Detailed description
Im Folgenden wird nun im Detail auf spezielle Aspekte oder Merkmale Bezug genommen, für die Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer dies möglich ist, werden innerhalb der Zeichnungen entsprechende oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder entsprechende Teile zu verweisen. In the following, reference will now be made in detail to specific aspects or features, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, corresponding or similar reference numerals will be used throughout the drawings to refer to the same or like parts.
Der Verdichter
Der Verdichter
In einer Ausführungsform kann der Verdichter
Es sollte klar sein, dass der Begriff ”variabler Vibrationsmechanismus” nicht auf Mechanismen begrenzt werden kann, die einen Verdichtungsaufwand unter Verwendung von nur Vibrationen der Verdichtungselemente liefern, sondern sich auch auf andere Typen von Mechanismen beziehen kann, die einen Verdichtungsaufwand unter Verwendung zum Beispiel oszillatorischer Hin- und Herbewegung der Verdichtungselemente liefern. In den folgenden Absätzen wird die Funktion des variablen Vibrationsmechanismus
Die Amplitude der Vibrationen, die durch eine solche Anordnung drehbarer, exzentrischer Gewichte produziert werden, kann variiert werden, indem die Position der exzentrischen Gewichte in Bezug aufeinander um ihre gemeinsame Achse geändert wird. Dies variiert die durchschnittliche Verteilung von Masse, d. h., des Schwerpunkts, in Bezug auf die gemeinsame Achse der Gewichte. Es kann in Betracht gezogen werden, dass die Amplitude in einer solchen Anordnung zunimmt, wenn sich der Schwerpunkt von der gemeinsamen Achse der Gewichte weg bewegt, und sich gegen Null verringert, wenn der Schwerpunkt sich zu der gemeinsamen Achse hin bewegt. Ferner kann das Variieren der Drehzahl der Gewichte um ihre gemeinsame Achse die Frequenz der Vibrationen verändern, die durch eine solche Anordnung drehender exzentrischer Gewichte produziert werden. In einigen Beispielen sind die exzentrisch positionierten Gewichte so angeordnet, dass sie sich im Inneren der ersten Verdichterwalze
In der Regel werden sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Vibration gesteuert, um den Grad der Verdichtung zu variieren. Durch Verändern des Abstands der exzentrischen Gewichte von der gemeinsamen Achse in dem variablen Vibrationsmechanismus
Des Weiteren sollte klar sein, dass der Verdichter
Wie in
In einer Ausführungsform kann das Steuersystem
In einigen Beispielen kann das Steuersystem
In einigen Beispielen kann das Steuersystem
Ferner kann in einigen Beispielen das Steuersystem
In einem Beispiel kann das Steuersystem
In einer Ausführungsform kann das Steuersystem
Des Weiteren sollte klar sein, dass das Steuergerät
Informationen von der Sensornabe
In einer Ausführungsform kann das erste Modul
Der Ziel-Verdichtungsaufwand ‘V’ entspricht zumindest einem Amplitudenwert und/oder einem Frequenzwert für den variablen Vibrationsmechanismus
In einigen Beispielen kann das zweite Modul
In einer Ausführungsform kann das Steuergerät
In einer Ausführungsform, wie sie in
In einigen Beispielen kann das Steuersystem
Es kann in Betracht gezogen werden, dass zumindest für bestimmte Verdichtungsvorgänge zwei oder mehr Verdichter
Daher kann ein erster Verdichter
Gewerbliche Anwendbarkeit Industrial Applicability
Die vorliegende Offenbarung findet neben anderen potenziellen Anwendungen mögliche Anwendung bei allen Verdichtungsvorgängen, die eine Verdichtungsmaschine mit einem variablen Vibrationsmechanismus einschließen, um einen Verdichtungsaufwand bereitzustellen. Insbesondere unterstützt die vorliegende Offenbarung die Minimierung einer erneuten Lockerung und Zerkleinerung des Belagsmaterials, und des Weiteren verhindert sie Schäden am Verdichter durch hohen Verdichtungsaufwand während des Verdichtungsbetriebs. Die vorliegende Offenbarung erreicht dies durch Bestimmen einer Durchgangszählung des Verdichters über einem bestimmten zu verdichtenden Arbeitsbereich, und somit Bestimmen eines Ziel-Verdichtungsaufwands für den variablen Vibrationsmechanismus, um das Belagsmaterial über diesem Arbeitsbereich zu verdichten. The present disclosure, among other potential applications, finds potential application in all compaction operations involving a compacting machine with a variable vibratory mechanism to provide compaction effort. In particular, the present disclosure assists in minimizing re-loosening and disintegration of the pad material, and further prevents damage to the compressor due to high compaction effort during the compression operation. The present disclosure accomplishes this by determining a pass count of the compressor over a particular work area to be compacted, and thus determining a target compression effort for the variable vibration mechanism to compact the pad material over that work area.
Bei einem Verdichtungsvorgang verändert jeder Durchgang des Verdichters über dem Arbeitsbereich die Dichte des Belagsmaterials in diesem Arbeitsbereich, und mit der steigenden Anzahl der Durchgänge nimmt auch die Dichte des Belagsmaterials zu. Daher wäre es effizienter, jedes Mal, wenn ein darauf folgender Durchgang über dem Arbeitsbereich ausgelöst wird, den Verdichtungsaufwand inkrementell zu erhöhen, die Amplitude und/oder die Frequenz der Vibration der Verdichtungselemente zu verringern bzw. zu erhöhen. Im Allgemeinen bereitet der Auftragnehmer vor dem Start des Verdichtungsvorgangs einen "Teststreifen" vor; dabei wird eine kurze Straßenstrecke vorbereitet, und die Ergebnisse dieses Teststreifens liefern dem Auftragnehmer Informationen, etwa die Anzahl der erforderlichen Durchgänge und den erforderlichen Verdichtungsaufwand für jeden Durchgang, um die gewünschte Verdichtung des Belagsmaterials zu erreichen. Zum Beispiel kann der Auftragnehmer entscheiden, dass der Verdichtungsvorgang sechs Durchgänge erfordert, wobei die ersten zwei Durchgänge mit einem ”hohen” Verdichtungsaufwand durchgeführt werden müssen, die nächsten beiden Durchgänge mit einem ”mittleren” Verdichtungsaufwand, und die letzten zwei Durchgänge mit einem ”niedrigen” Verdichtungsaufwand. In a compaction operation, each passage of the compressor over the work area changes the density of the pad material in that work area, and with the increasing number of passes, the density of the pad material also increases. Therefore, it would be more efficient to incrementally increase the compaction effort each time a subsequent pass over the work area is initiated, to decrease or increase the amplitude and / or frequency of the compression element's vibration. In general, the contractor will prepare a "test strip" before the start of the compaction process; a short stretch of road is prepared and the results of this test strip provide the contractor with information such as the number of passes required and the required compaction effort for each pass to achieve the desired compaction of the surfacing material. For example, the contractor may decide that the compaction process requires six passes, the first two passes having to be done with a "high" compaction overhead, the next two passes having a "medium" compaction overhead, and the last two passes having a "low" compaction effort.
In herkömmlicher Weise wird ein solcher Verdichtungsvorgang unter Verwendung von zwei oder mehr verschiedenen Verdichtern in Reihe abgeschlossen, wobei die jeweils folgenden Verdichter auf einen geringeren Verdichtungsaufwand eingestellt sind. Zum Beispiel können für den obigen Fall drei Verdichter verwendet werden, wobei der erste Verdichter die ersten zwei Durchgänge mit ”hohem” Verdichtungsaufwand ausführt, der zweite Verdichter die nächsten zwei Durchgänge mit ”mittlerem” Verdichtungsaufwand durchführt, und der dritte Verdichter die letzten beiden Durchgänge mit ”niedrigem” Verdichtungsaufwand durchführt, je nach Erfordernis. In einigen Fällen kann die Bedienperson nur einen Verdichter mit variablem Vibrationsmechanismus einsetzen, der die Durchgänge je nach Bedarf ausführt. Solche Ansätze sind jedoch mühevoll, da die Bedienperson(en) oder der Baustellenleiter die Anzahl der über demselben Arbeitsbereich ausgeführten Durchgänge überwachen muss; daher liegt hier eine potenzielle Quelle für menschliche Fehler. Fehler, etwa die Verwendung eines höheren Verdichtungsaufwands als vorgeschrieben, könnten zu einer Zerstörung des Belagsmaterials führen, oder ein geringerer Verdichtungsaufwand als vorgeschrieben könnte dazu führen, dass eine höhere Anzahl von Durchgängen erforderlich ist, was den gesamten Arbeitsauftrag ineffizient und inkonsistent in der Qualität werden lässt. Conventionally, such a compacting operation is completed in series using two or more different compressors, the respective following compressors being set at a lower compaction cost. For example, in the above case, three compressors may be used, with the first compressor performing the first two passes with "high" compression effort, the second compressor performing the next two passes with "medium" compression effort, and the third Compressor performs the last two passes with "low" compaction effort, as required. In some cases, the operator may only use a variable vibratory compactor that performs the passes as needed. However, such approaches are cumbersome because the operator (s) or site supervisor must monitor the number of passes made over the same work area; therefore, here is a potential source of human error. Errors, such as using a higher compaction cost than prescribed, could result in the destruction of the paving material, or a lower compaction overhead than prescribed could result in a higher number of passes being required, making the overall job inefficient and inconsistent in quality ,
Daher wäre es vorteilhaft, diese Funktion der Modifikation des Verdichtungsaufwands unter Berücksichtigung der Durchgangszählung ohne viel menschliche Intervention zu automatisieren. Das Steuersystem
Während die vorliegende Offenbarung hauptsächlich die Informationen über die Durchgangszählung ‘N’ zum Bestimmen des Ziel-Verdichtungsaufwands ‘V’ des variablen Vibrationsmechanismus
Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene zusätzliche Ausführungsformen durch Abwandlung der offenbarten Maschinen, Systeme und Verfahren in Betracht gezogen werden, ohne vom Geist und Umfang des Offenbarten abzuweichen. Solche Ausführungsformen sollen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, auf der Grundlage der Ansprüche und jeglicher Äquivalente davon. While aspects of the present disclosure have been particularly shown and described with reference to the above embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various additional embodiments may be considered by modifying the disclosed machines, systems, and methods without departing from the spirit and scope of the disclosed. Such embodiments are also intended to be within the scope of the present disclosure based on the claims and any equivalents thereof.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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